NL9402195A - Array of radiation elements. - Google Patents

Description

Array van stralingselementenArray of radiation elements

De uitvinding heeft betrekking op een array van stralings-elementen voor toepassing als bouwsteen in een phased array radarantenne, waarbij een stralingselement de vorm van een door zijwanden omsloten golfpijp met een in hoofdzaak rechthoekige doorsnede bezit.The invention relates to an array of radiating elements for use as a building block in a phased array radar antenna, wherein a radiating element has the form of a corrugated pipe enclosed by side walls of a substantially rectangular cross section.

Een array van dit type is bekend uit de europese octrooi aanvrage EP-A-0.554.378. Hierin wordt een antenne module voor een actieve monopuls phased-array systeem beschreven omvattende een huis voorzien van vier stralingselementen in de vorm van golfpijpen met rechthoekige doorsnede. Door het op geschikte wijze op elkaar stapelen van antenne modules wordt een in hoofdzaak continu antenne oppervlak verkregen.An array of this type is known from the European patent application EP-A-0.554.378. Described herein is an antenna module for an active monopulse phased array system comprising a housing provided with four radiation elements in the form of corrugated pipes of rectangular cross section. By stacking antenna modules in a suitable manner, a substantially continuous antenna surface is obtained.

De array volgens de uitvinding beoogt een verbetering op de array volgens de genoemde aanvrage met betrekking tot de stijfheid en vervorming te bewerkstelligen. Verder wordt beoogd een array te verschaffen die eenvoudiger en goedkoper te fabriceren is. Zij heeft daartoe als kenmerk, dat de stralingselementen althans nagenoeg evenwijdig aan elkaar zijn aangebracht op een gemeenschappelijk oppervlak en dat dit oppervlak een zijwand van elk stralingselement vormt.The array according to the invention aims to achieve an improvement on the array according to the said application with regard to the stiffness and deformation. It is further contemplated to provide an array that is easier and cheaper to manufacture. To this end it is characterized in that the radiation elements are arranged at least substantially parallel to each other on a common surface and that this surface forms a side wall of each radiation element.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat het oppervlak de breedste zijwand van elk stralingselement vormt.A favorable embodiment of the array is characterized in that the surface forms the widest side wall of each radiating element.

Indien de stralingselementen een niet-vierkante doorsnede hebben, wat doorgaans het geval is, dan kunnen deze het beste zodanig op het oppervlak worden aangebracht, dat deze met de breedste zijwand aan het oppervlak aanliggen, waardoor het oppervlak de breedste zijwand van elk stralingselement vormt. Op deze wijze kan men maximaal profiteren van het feit dat het oppervlak een zijwand kan vormen van een stralingselement, waardoor materiaalkosten worden uitgespaard en een stijve constructie wordt bereikt.If the radiant elements have a non-square cross section, which is usually the case, it is best to apply them to the surface so that they abut the widest side wall on the surface, so that the surface forms the widest side wall of each radiant element. In this way, one can take maximum advantage of the fact that the surface can form a side wall of a radiation element, thereby saving material costs and achieving a rigid construction.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat het oppervlak een plaatvormig element omvat. Plaatvormige elementen zijn goedkoop en eenvoudig te fabriceren en bieden goede bevestigingsmogelijkheden.A further favorable embodiment of the array is characterized in that the surface comprises a plate-shaped element. Plate-shaped elements are inexpensive and easy to manufacture and offer good mounting options.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat ten minste een gedeelte van een stralingselement een U-vormig profiel omvat, welke via de voet-gedeelten van beide opstaande zijwanden van het ü-vormige profiel aan het oppervlak is bevestigd.A further favorable embodiment of the array is characterized in that at least a part of a radiation element comprises a U-shaped profile, which is attached to the surface via the base parts of both upright side walls of the-shaped profile.

Dit biedt een groot aantal voordelen. In de eerste plaats zijn U-vormige profielen eenvoudig te fabriceren en met name eenvoudiger dan kokervormige profielen. De eerste kunnen doorgaans worden gewalst, terwijl de laatste doorgaans door het duurdere extrusieproces worden verkregen. U-vormige profielen zijn verder eenvoudig, bijvoorbeeld door solderen, via de opstaande zijwanden te bevestigen op een oppervlak, zonder dat extra spleten of holtes ontstaan, die ongunstig zijn voor de electrische eigenschappen van de antenne. Ook uit mechanisch oogpunt is het gunstiger om U-vormige profielen op de aangegeven wijze aan een plaat te bevestigen dan kokervormige profielen.This offers many advantages. In the first place, U-shaped profiles are easy to manufacture and, in particular, easier than tubular profiles. The former can usually be rolled, while the latter are usually obtained by the more expensive extrusion process. U-shaped profiles are furthermore easy to attach, for example by soldering, to the surface via the upright side walls, without creating additional gaps or cavities, which are unfavorable for the electrical properties of the antenna. From a mechanical point of view it is also more favorable to fix U-shaped profiles to a plate in the manner indicated than tube-shaped profiles.

Door de stralingselementen op te bouwen uit U-vormige profielen die tegen het oppervlak worden aangebracht profiteert men tegelijkertijd van het feit dat het oppervlak als zijwand van een stralingelement kan fungeren. Het is dan wel noodzakelijk dat het U-vormige profiel over de gehele lengte van de zijwand zonder luchtspleten aan de plaat kan worden bevestigd.By building up the radiation elements from U-shaped profiles which are arranged against the surface, one also benefits from the fact that the surface can function as a side wall of a radiation element. It is then necessary that the U-shaped profile can be attached to the plate without air gaps over the entire length of the side wall.

Het is eveneens mogelijk om in het oppervlak over de gehele lengte van het U-vormige profiel sleuven aan te brengen waarin de rpstaande zijwanden van het U-vormige profiel passen. Dit is met name bij de fabricage voordelig. Men kan dan de U-vc. nige profielen in de sleuven aanbrengen en daarna vastsolderen, zonder dat deze van hun plaats komen.It is also possible to provide slots in the surface over the entire length of the U-shaped profile in which the protruding side walls of the U-shaped profile fit. This is particularly advantageous in manufacturing. One can then use the U-vc. insert any profiles into the slots and then solder them on without them getting out of place.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat voor ten minste een stralingselement, althans in gemonteerde toestand, voorzien is in een transformator-element voor het althans in hoofdzaak reflectievrij inleiden van stralingsenergie in het desbetreffende stralingselement.A further favorable embodiment of the array is characterized in that for at least one radiation element, at least in the mounted state, a transformer element is provided for introducing radiant energy into the relevant radiation element at least substantially reflection-free.

Met behulp van een dergelijk transformatorelement is het mogelijk om met slechts zeer geringe verliezen een inkoppeling te maken van stralingsenergie, welke door een extern aanwezige zender is opgewekt. Daar de stralings-elementen dicht opeen zijn gepakt is er aan de zijkant van een stralingselement nauwelijks of geen ruimte aanwezig voor het inkoppelen van stralingsenergie. Het is derhalve noodzakelijk om de stralingsenergie aan de achterzijde in te koppelen, waarvoor een transformatorelement bijzonder geschikt is.With the aid of such a transformer element it is possible to make a coupling in of radiant energy, which is generated by an externally present transmitter, with only very small losses. Since the radiation elements are packed closely together, there is little or no space on the side of a radiation element for coupling in radiation energy. It is therefore necessary to couple the radiant energy at the rear, for which a transformer element is particularly suitable.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat ten minste een transformatorelement, althans in gemonteerde toestand, één geheel met het oppervlak vormt.A further favorable embodiment of the array is characterized in that at least one transformer element, at least in mounted condition, forms one whole with the surface.

Dit biedt met name bij de fabricage van de array bijzondere voordelen. Het oppervlak, bijvoorbeeld een plaatvormig oppervlak, kan allereerst worden voorzien van de transfor-matorelementen, bijvoorbeeld door opsolderen, waarna in een tweede bewerkingsstap kan worden voorzien in de stralings-elementen.This offers particular advantages in the manufacture of the array. The surface, for example a plate-shaped surface, can first of all be provided with the transformer elements, for example by soldering, after which the radiation elements can be provided in a second processing step.

Een verder bijzonder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat het ten minste ene transformator-element als een geheel met oppervlak is gefabriceerd.A further particularly favorable embodiment of the array is characterized in that the at least one transformer element is manufactured as a whole with surface.

In het geval dat het aanbrengen van losse transformator-elementen veel tijd in beslag neemt, wat meestal zo is, is het gunstiger om de transformatorelementen als een geheel met het oppervlak te fabriceren. Hierdoor spaart men een groot aantal bewerkingsstappen uit, waardoor de fabricage-kosten dalen. Bij het toepassen van U-vormige profielen als onderdeel van de stralingselementen in combinatie met transformatoren zal op plaatsen waar het oppervlak uitstulpt als gevolg van het aanbrengen van een transformator element , materiaal moeten worden weggenomen. Het U-vormige profiel zal het transformatorelement dan als het ware overkappen. De combinatie van het toepassen van U-vormige profielen en transformatorelementen die in het oppervlak zijn meegefabriceerd biedt met name de voordelen van eenvoudige fabricage in combinatie met een lichte constructie met een hoge stijfheid. Bij toepassing van kokervormige profielen is het aanbrengen van een transformatorelement per straler beduidend tijdrovender dan bij U-vormige profielen, toegepast volgens de geschetste wijze.In the event that the application of loose transformer elements takes a lot of time, which is usually the case, it is more favorable to fabricate the transformer elements as a whole with the surface. This saves a large number of processing steps, which reduces the manufacturing costs. When using U-shaped profiles as part of the radiation elements in combination with transformers, material will have to be removed in places where the surface protrudes as a result of the application of a transformer element. The U-shaped profile will then cover the transformer element, as it were. The combination of the use of U-shaped profiles and transformer elements that are co-fabricated in the surface offers in particular the advantages of simple fabrication in combination with a light construction with high rigidity. When using tubular profiles, the application of a transformer element per radiator is considerably more time-consuming than with U-shaped profiles, applied in the manner described.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat het oppervlak samen roet het ten minste ene transformatorelement ten minste onder toepassing van een extrusie-bewerkingsslag waarin de vorm in doorsnede van het ten minste ene transformatorelement voor het eerst onderscheidbaar wordt, is vervaardigd.A further favorable embodiment of the array is characterized in that the surface with the at least one transformer element is manufactured at least using an extrusion processing stroke in which the cross-sectional shape of the at least one transformer element is first discernible.

Uitgaande van een plaatvormig basisprofiel kan men nu in een extrusieslag het plaatvormige oppervlak, behorende bij de array, geheel voorzien van het basisprofiel van alle transforme d-orelementen vervaardigen. Door latere mechanisch bewerkingen, zoals frezen, boren of brootsen, kan men vtidere details nodig voor de goede werking van een transformatorelement, aanbrengen. Een verder voordeel van het op deze wijze vervaardigde oppervlak in combinatie met de transformatorelementen is dat de verbinding tussen de transformatorelementen en het oppervlak een hoge sterkte bezit.Starting from a plate-shaped base profile, the plate-shaped surface belonging to the array, which is provided with the base profile of all transformer elements, can now be produced in an extrusion stroke. Later mechanical operations, such as milling, drilling or broaching, make it possible to add more details necessary for the proper functioning of a transformer element. A further advantage of the surface manufactured in this way in combination with the transformer elements is that the connection between the transformer elements and the surface has a high strength.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat een transformator een in hoofdzaak evenwijdig aan het oppervlak geplaatste in hoofdzaak plaatvormige geleider omvat, welke op een zekere plaats verbonden is met het oppervlak en voor het overige een spieetvormige ruimte tussen zichzelf en het oppervlak insluit. Dergelijke transformatoren hebben goede electrische eigenschappen en zijn bij uitstek geschikt om door extrusie te worden verkregen, met name in combinatie met het oppervlak.A further favorable embodiment of the array is characterized in that a transformer comprises a substantially plate-shaped conductor substantially parallel to the surface, which is connected at some point to the surface and for the rest a spatial space between itself and the surface include. Such transformers have good electrical properties and are ideally suited to be obtained by extrusion, especially in combination with the surface.

De plaatvormige geleider kan verder aan een uiteinde worden voorzien van een connector voor het aanbrengen van een transmissielijn voor stralingsenergie. Via iedere afzonderlijke transmissielijn kan nu ieder stralingselement afzonderlijk worden aangestuurd.The plate-shaped conductor may further be provided at one end with a connector for providing a radiant energy transmission line. Each radiation element can now be controlled separately via each separate transmission line.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat stralingselementen aan weerszijden van het oppervlak zijn aangebracht. Hierbij kan men profiteren van het feit dat een oppervlak twee zijden heeft en zodoende een maximaal aantal stralingselementen per array aanbrengen. Hierdoor wordt de constructie lichter en compacter, doordat voor de complete antenne minder oppervlakken nodig zijn.A further favorable embodiment of the array is characterized in that radiation elements are arranged on either side of the surface. Here, one can take advantage of the fact that a surface has two sides and thus apply a maximum number of radiation elements per array. This makes the construction lighter and more compact, because fewer surfaces are needed for the complete antenna.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat een rij stralingselementen aan een zijde van het oppervlak versprongen is aangebracht ten opzichte van een rij stralingselementen aan de andere zijde van het oppervlak. Dit heeft een stijvere constructie tot gevolg bij hetzelfde gewicht en heeft als bijkomend voordeel dat de bundelvorming sterk wordt verbeterd.A further favorable embodiment of the array is characterized in that a row of radiant elements on one side of the surface is arranged in an offset manner relative to a row of radiant elements on the other side of the surface. This results in a stiffer construction at the same weight and has the additional advantage that the beam formation is greatly improved.

Een verder gunstige uitvoeringsvorm van de array heeft als kenmerk, dat een rij stralingselementen aan een zijde van het oppervlak over een afstand in hoofdzaak gelijk aan de helft van de afstand tussen de hartlijnen van twee stralingselementen aan een zijde van het oppervlak versprongen is aangebracht ten opzichte van een rij stralingselementen aan de andere zijde van het oppervlak. Hierdoor ontstaat optimale stijfheid en een optimale configuratie met betrekking tot de bundelvormings-eigenschappen.A further favorable embodiment of the array is characterized in that a row of radiation elements on one side of the surface is staggered by a distance substantially equal to half the distance between the centers of two radiation elements on one side of the surface. of a row of radiating elements on the other side of the surface. This results in optimal stiffness and an optimal configuration with regard to the beam-forming properties.

Meerdere arrays overeenkomstig de uitvinding kunnen nu op geschikte wijze naast elkaar worden aangebracht, zodanig dat een in hoofdzaak continu antenne oppervlak wordt verkregen. Aan de voorzijde hiervan kan nu eventueel een zogenaamde irisplaat worden geplaatst, waardoor enerzijds de overspraak tussen de verschillende antennemodules sterk wordt verminderd en anderzijds de stijfheid van de constructie sterk wordt bevorderd. De irisplaat kan bestaan uit een plaat met geleidende eigenschappen, die op de plaatsen waar de stralingselementen zich bevinden is voorzien van gaten, bij voorkeur rechthoekige gaten, met een kleinere oppervlakte dan de monding van de stralingselementen.Multiple arrays according to the invention can now be suitably arranged side by side, such that a substantially continuous antenna surface is obtained. A so-called iris plate can now optionally be placed on the front side thereof, whereby on the one hand the crosstalk between the various antenna modules is greatly reduced and, on the other hand, the stiffness of the construction is greatly enhanced. The iris plate can consist of a plate with conductive properties, which is provided with holes, preferably rectangular holes, at the places where the radiation elements are located, with a smaller surface area than the mouth of the radiation elements.

Aan de achterzijde kan verder een back-frame worden geplaatst, die ter hoogte van de transformatoren is voorzien van connectoren waarbij een connector past op een connector -erbonden met een transformator. Het back-frame werkt tevens ter verhoging van de stijfheid van de construct-e.A back frame can also be placed at the rear, which is fitted with connectors at the height of the transformers, whereby a connector fits on a connector - connected with a transformer. The back frame also works to increase the stiffness of the construct-e.

De array volgens de uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarin fig. IA een array van stralingselementen volgens de uitvinding voorstelt, met daarin een oppervlak in de vorm van een plaatvormig element waarop de stralingselementen aan twee zijden zijn aangebracht; fig. 1B de dwarsdoorsnede A-A, zoals aangegeven in figuur IA voorstelt; fig. 2 een aantal arrays van stralingselementen volgens de uitvinding voorstelt, welke naast elkaar zijn geplaatst en waarin verder is voorzien in een irisplaat en een achterplaat; fig. 3 een U-vormig profiel voor toepassing in de array van stralingselementen volgens de uitvinding voorstelt; fig. 4 een plaatvormig element voor toepassing in een array van stralingselementen volgens de uitvinding voorstelt.The array according to the invention will now be further elucidated with reference to the following figures, in which Fig. 1A represents an array of radiation elements according to the invention, with a surface in the form of a plate-shaped element on which the radiation elements are arranged on two sides ; Fig. 1B represents the cross section A-A, as indicated in Fig. 1A; Fig. 2 represents a number of arrays of radiation elements according to the invention, which are placed side by side and which furthermore provide an iris plate and a back plate; Fig. 3 represents a U-shaped profile for use in the array of radiant elements according to the invention; Fig. 4 represents a plate-shaped element for use in an array of radiation elements according to the invention.

Een actieve monopuls phased array radar bestaat in beginsel uit een groot aantal antennemodules. Iedere antenne module is hierbij voorzien van een stralingselement en de stralingselementen vormen gezamenlijk het antenne oppervlak. Met betrekking tot prijs en prestatie is een goed ontwerp van de module essentieel.In principle, an active monopuls phased array radar consists of a large number of antenna modules. Each antenna module is provided with a radiation element and the radiation elements together form the antenna surface. With regard to price and performance, good module design is essential.

Een actieve monopuls phased array radar omvat verder middelen waarop de antenne modules gemonteerd kunnen worden. Ook dient te worden voorzien in een verdeelnetwerk voor de stroomvoorziening en voor RF transmissiesignalen. Verder dient te worden voorzien in som en verschilnetwerken voor het genereren van Σ, ΔΒ en ΔΕ output signalen.An active monopulse phased array radar further comprises means on which the antenna modules can be mounted. A distribution network must also be provided for the power supply and for RF transmission signals. Furthermore, provision must be made for sum and difference networks for generating Σ, ΔΒ and ΔΕ output signals.

Een radarantenne dient in het algemeen bij voorkeur een laag gewicht te hebben omdat deze vaak bovenin de mast van een schip geplaatst moet worden. Een lichtere constructie is ook doorgaans goedkoper dan een zwaardere constructie. Bij toepassing van metalen golfpijpen als stralings-elementen in een phased array radarantenne is een economisch materiaalgebruik derhalve van belang.In general, a radar antenna should preferably have a low weight because it often has to be placed at the top of a ship's mast. A lighter construction is also usually cheaper than a heavier construction. When using metal corrugated pipes as radiation elements in a phased array radar antenna, an economical use of materials is therefore important.

Een phased array radarantenne bevat een groot aantal stralingselementen. Het is daarom van belang om het aantal onderdelen per stralingselementen zo klein mogelijk te houden. Met het oog op de fabricage is het van belang om de onderdelen per stralingselement eenvoudig in vormgeving te houden. Bij voorkeur dienen de onderdelen zodanig te zijn vormgegeven dat in een beperkt aantal bewerkingsslagen een groot aantal onderdelen tegelijk gefabriceerd kan worden.A phased array radar antenna contains a large number of radiation elements. It is therefore important to keep the number of parts per radiation element as small as possible. With a view to manufacture, it is important to keep the parts per radiation element simple in design. Preferably, the parts should be designed in such a way that a large number of parts can be manufactured simultaneously in a limited number of machining strokes.

Met het oog op de montage verdient een klein aantal onderdelen eveneens de voorkeur. Het ontwerp van de antenne dient erop gericht te zijn om een groot aantal onderdelen tegelijk in een beperkt aantal montagestappen te kunnen aanbrengen.A small number of parts is also preferred for assembly. The antenna design should be designed to accommodate a large number of components at once in a limited number of mounting steps.

Met het oog op een nauwkeurig bepaalbare bundelvorm is het van belang dat de stralingselementen nauwkeurig en op regelmatige afstanden ten opzichte van elkaar gepositioneerd zijn. De positionering van de stralingselementen dient verder in hoge mate onafhankelijk te zijn van externe krachten. Een stijve constructie is derhalve gewenst.With a view to an accurately determinable beam shape, it is important that the radiation elements are positioned accurately and at regular distances from one another. Furthermore, the positioning of the radiation elements should be largely independent of external forces. A rigid construction is therefore desirable.

De array v*n stralingselementen volgens de uitvinding voor toepassing als bouwsteen in een phased array antenne heeft tot doel om aan al deze vereisten tegemoet te komen.The array of radiant elements according to the invention for use as a building block in a phased array antenna aims to meet all these requirements.

In fig. IA is een array van stralingselementen 1 volgens de uitvinding aan de achterzijde weergegeven, met daarin een oppervlak in de vorm van een plaatvormig element 2 waarop de stralingselementen aan twee zijden zijn aangebracht. Met de achterzijde wordt hierbij bedoeld de zijde waar stralingsenergie vanuit een niet aangegeven T/R element in het bijbehorende stralingselement kan worden ingevoerd. De stralingselementen bestaan uit U-vormige profielen 3, voorzien van drie zijwanden, omvattende een lijfplaat 4 en twee opstaande zijwanden 5. De opstaande zijwanden 5 zijn via hun voetgedeelte 6 verbonden aan het oppervlak 2. Het oppervlak 2 vormt hierdoor een vierde zijwand van alle stralingselementen. De stralingselementen zijn althans nagenoeg evenwijdig aan elkaar op het oppervlak 2 aangebracht. Eventueel kunnen de stralingselementen aan de voorzijde voorbij het plaatvormige element 2 worden verlengd. Door het plaatsen van U-vormige elementen op een plaat zal de constructie minder snel vervormen en zal dus de bundelvorming nauwkeuriger zijn gedefinieerd. Bovendien wordt hierdoor geprofiteerd van het feit dat het oppervlak 2 een zijwand kan vormen van de stralingselementen. Het oppervlak dient hiertoe geleidende eigenschappen te bezitten. Een bijkomend voordeel is dat het oppervlak hierdoor tevens een mechanische verbindingsfunctie tussen de stralingselementen vervult.Fig. 1A shows an array of radiation elements 1 according to the invention at the rear, with a surface in the form of a plate-shaped element 2 on which the radiation elements are arranged on two sides. By the rear side is meant the side on which radiant energy can be introduced from a T / R element not indicated into the associated radiation element. The radiation elements consist of U-shaped profiles 3, provided with three side walls, comprising a body plate 4 and two upright side walls 5. The upright side walls 5 are connected to the surface 2 via their foot section 6. The surface 2 hereby forms a fourth side wall of all radiation elements. The radiation elements are arranged at least substantially parallel to each other on the surface 2. Optionally, the radiation elements can be extended at the front beyond the plate-shaped element 2. By placing U-shaped elements on a plate, the construction will deform less quickly and thus the beam formation will be more precisely defined. Moreover, this takes advantage of the fact that the surface 2 can form a side wall of the radiation elements. The surface must have conductive properties for this purpose. An additional advantage is that the surface also fulfills a mechanical connection function between the radiation elements.

De verbinding van de U-vormige profielen met het plaatvormige element 2 omvat bij voorkeur een soldeerverbinding over althans nagenoeg de gehele lengte van het voetgedeelte 6. De opstaande zijwanden 5 zijn in de gegeven uitvoeringsvorm korter dan de lijfplaat 4. De breedte van de lijfplaat 4 dient groter te zijn dan λ/2, teneinde te voorkomen dat het stralingselement in de cutoff mode terecht komt. In de getoonde uitvoeringsvorm wordt de breedste zijwand per stralingselement aldus gevormd door het plaatvormige element 2, maar dit zou eventueel ook de smalle zijwand kunnen zijn. Op het oppervlak 2 zijn transformatorelementen 7 aangebracht.The connection of the U-shaped profiles to the plate-shaped element 2 preferably comprises a solder connection over at least almost the entire length of the foot section 6. The upright side walls 5 are shorter in the given embodiment than the body plate 4. The width of the body plate 4 should be greater than λ / 2, to prevent the radiating element from entering cutoff mode. In the embodiment shown, the widest side wall per radiation element is thus formed by the plate-shaped element 2, but this could optionally also be the narrow side wall. Transformer elements 7 are arranged on the surface 2.

In fig. 1B is dwarsdoorsnede A-A zoals aangegeven in fig. IA, weergegeven. Hierin valt te zien dat de transformatorelementen 7 een plaatvormig gedeelte 8 omvatten, welk gedeelte een sleuf 9 insluit met het plaatvormige oppervlak 2. Het plaatvormige gedeelte 8 is via het tussengedeelte 10 electrisch en mechanisch verbonden met het oppervlak 2. Het plaatvormige gedeelte 8 is verder voorzien van een connector in de vorm van een gat 11 dat kan samenwerken met een transmissielijn in de vorm van een pin 12, via welke hoogfrequente energie aan het transformatorelement 7 kan worden aangeboden. Het transformatorelement 7 zorgt voor een verliesarme inkoppeling in het stralingselement 1, welke de stralingsenergie verder kan leiden.In Fig. 1B, cross section A-A as shown in Fig. 1A is shown. It can be seen from this that the transformer elements 7 comprise a plate-shaped part 8, which part encloses a slot 9 with the plate-shaped surface 2. The plate-shaped part 8 is electrically and mechanically connected via the intermediate part 10 to the surface 2. The plate-shaped part 8 is further provided with a connector in the form of a hole 11 which can cooperate with a transmission line in the form of a pin 12, via which high-frequency energy can be applied to the transformer element 7. The transformer element 7 provides a low-loss coupling in the radiation element 1, which can conduct the radiation energy further.

In fig. 1B is tevens een backplane 13 toegevoegd. De backplane 13 is voorzien van geleidende pinnen 12, die kunnen samenwerken met de gaten 11 in de plaatvormige gedeelten 8 van de transformatorelementen en aan de andere zijde zijn verbonden met een T/R module. De backplane 13 kan eventueel worden voorzien van in de figuur niet aangegeven korte vooruitstekende gedeelten, ter hoogte van de pinnen 12, die bij voorkeur nauwgezet passen in een stralingselement. Hierdoor kan een array van stralings- elementen vóór definitieve montage worden gefixeerd op de backplane.A backplane 13 has also been added in Fig. 1B. The backplane 13 is provided with conductive pins 12, which can interact with the holes 11 in the plate-shaped portions 8 of the transformer elements and are connected on the other side to a T / R module. The backplane 13 can optionally be provided with short protruding parts, not shown in the figure, at the level of the pins 12, which preferably fit snugly into a radiation element. This allows an array of radiant elements to be fixed to the backplane prior to final mounting.

In de getoonde uitvoeringsvorm zijn de transformator-elementen als een geheel met het plaatvormige oppervlak 2 gefabriceerd. De fabricage kan bijvoorbeeld geschieden door extrusie, waarbij na een eerste fabricageslag het profiel van de transformatorelementen 7 reeds onderscheidbaar is. Daarna kan door freesbewerkingen materiaal worden weggenomen op plaatsen waar de voetgedeelten 6 van de U-vormige profielen aan het plaatvormige oppervlak 2 moeten worden bevestigd. Dit kan eventueel zodanig gebeuren dat het tussengedeelte 10 dezelfde breedte als de binnenzijde van lijfplaat 4 van een U-vormig profiel heeft, zodat bij montage de U-vormige profielen voor het solderen gefixeerd blijven. Het is ook mogelijk om het tussengedeelte 10 niet zo breed als de binnenzijde van lijfplaat 4 te maken, maar in plaats daarvan sleuven in het oppervlak 2 ter plaatse van de voetgedeelten 6 van de U-vormige profielen aan te brengen, bijvoorbeeld door een freesbewerking, waarin de voetgedeelten 6 nauwgezet passen. Het moge duidelijk zijn dat de opties voor het vooraf fixeren van de U-vormige profielen niet beperkt zijn tot de besprokene, maar dat ook vele andere openstaan, zoals het gebruik van losse afstandsmallen. In de figuur is voor de duidelijkheid geen der opties aangegeven. Het aanbrengen van sleuven geniet de voorkeur, daar dit een weinig omslachtige en effectieve manier van vooraf fixeren oplevert.In the shown embodiment, the transformer elements are manufactured as a whole with the plate-shaped surface 2. Manufacturing can for instance take place by extrusion, wherein after a first manufacturing stroke the profile of the transformer elements 7 is already distinguishable. After that, material can be removed by milling operations in places where the base parts 6 of the U-shaped profiles must be attached to the plate-shaped surface 2. This can optionally be done in such a way that the intermediate section 10 has the same width as the inside of body plate 4 of a U-shaped profile, so that the U-shaped profiles remain fixed for soldering during mounting. It is also possible to make the intermediate part 10 not as wide as the inside of the body plate 4, but instead to make slots in the surface 2 at the location of the foot parts 6 of the U-shaped profiles, for example by a milling operation, into which the foot portions 6 fit snugly. It will be clear that the options for pre-fixing the U-shaped profiles are not limited to those discussed, but that many others are also open, such as the use of separate spacer jigs. For clarity, none of the options are shown in the figure. Slotting is preferred, as it provides an inexpensive and effective pre-fixation method.

De transformatorelementen kunnen ook worden gefabriceerd door uit een dikkere plaat de contouren van de transformatorelementen uit te frezen.The transformer elements can also be manufactured by milling out the contours of the transformer elements from a thicker plate.

De U-vormige profielen en het plaatvormige oppervlak in combinatie met de transformatoren zijn bij voorkeur uit eenzelfde materiaalsoort gemaakt, bijvoorbeeld aluminium.The U-shaped profiles and the plate-shaped surface in combination with the transformers are preferably made of the same material type, for example aluminum.

Bij het plaatsen van stralingselementen aan beide zijden van het plaatvormige oppervlak is het voordelig om de stralingselementen aan een zijde van de plaat over een afstand, in fig. IA aangeduid met a2, in hoofdzaak gelijk aan de helft van de in fig. IA met al aangeduide afstand tussen de hartlijnen van twee stralingselementen versprongen aan te brengen ten op zichte van de stralingselementen aan de andere zijde van de plaat. Dit is zowel gunstig met betrekking tot het te realiseren antennepatroon als uit het oogpunt van de mechanische stijfheid van de array van stralingselementen.When placing radiating elements on both sides of the plate-shaped surface, it is advantageous to place the radiating elements on one side of the plate over a distance, indicated in fig. 1A by a2, substantially equal to half of the one in fig. the indicated distance between the center lines of two radiation elements in an offset manner with respect to the radiation elements on the other side of the plate. This is favorable both with regard to the antenna pattern to be realized and from the viewpoint of the mechanical stiffness of the array of radiating elements.

In fig. 2 is aangegeven hoe een aantal arrays van stralingselementen 1 volgens de uitvinding kan worden samengebouwd ter verkrijging van een in twee richtingen uitgebouwd antenne-oppervlak. De arrays zijn aan de achterzijde aangebracht op een backplane 13, welke is voorzien van gaten 14 voor het doorvoeren van in de figuur niet aangegeven transmissieleidingen, welke aangesloten kunnen worden op hun respectievelijke transformator-elementen 7, welke in de figuur verscholen zijn door de U-vormige profielen. De U-vormige profielen 3 zijn aangebracht aan weerszijden van de plaatvormige oppervlakken 2. Aan de voorzijde van de stralingselementen is een irisplaat 15 aangebracht. Deze vermindert de overspraak tussen de diverse stralingselementen en kan verder voor extra mechanische stijfheid zorgen. De openingen in de irisplaat zijn kleiner dan het oppervlak aan de monding van een stralingselement. De irisplaat kan door een soldeer-verbinding worden aangebracht.Fig. 2 shows how a number of arrays of radiation elements 1 according to the invention can be assembled to obtain a bidirectional antenna surface. The arrays are mounted at the back on a backplane 13, which is provided with holes 14 for passing through transmission lines not shown in the figure, which can be connected to their respective transformer elements 7, which are hidden in the figure by the U -shaped profiles. The U-shaped profiles 3 are arranged on either side of the plate-shaped surfaces 2. An iris plate 15 is arranged at the front of the radiation elements. This reduces the cross-talk between the various radiation elements and can further provide additional mechanical stiffness. The openings in the iris plate are smaller than the area at the mouth of a radiating element. The iris plate can be applied by a solder connection.

In fig. 3 is een U-vormig profiel 3 weergegeven, welke als stralingselement in de array volgens de uitvinding kan fungeren. De nummering der afzonderlijke gedeelten van het U-vormige profiel komt overeen met de nummering in de voorgaande figuren. Het U-vormige profiel kan bijvoorbeeld worden vervaardigd door walsen of door extrusie. De zijwand is ter plaatse van de voetgedeelten 6 van het aangegeven U-vormige profiel in zekere mate verdikt, hetgeen gunstig is voor de montage van het U-vormige profiel.Fig. 3 shows a U-shaped profile 3, which can act as a radiation element in the array according to the invention. The numbering of the individual parts of the U-shaped profile corresponds to the numbering in the previous figures. The U-shaped profile can for instance be manufactured by rolling or by extrusion. The side wall is thickened to a certain extent at the foot parts 6 of the indicated U-shaped profile, which is favorable for mounting the U-shaped profile.

In fig. 4 is een oppervlak 2 in de vorm van een plaatvormig element weergegeven, waarop een aantal transformatoren 7 is aangebracht. De nummering der afzonderlijke gedeelten komt weer overeen met de nummering in de voorgaande figuren. De transformatoren 7 zijn in eerste instantie als een geheel met het plaatvormige element ontstaan door extrusie van het plaatvormige element, waarbij een langerekt profiel van de transformatoren ontstaat. Ter plaatse van waar de voetgedeelten 6 van de U-vormige elementen bevestigd moeten worden zijn op enkele plaatsen 16 banen weggefreesd. De transformatorelementen 7 zouden eventueel ook afzonderlijk gefabriceerd kunnen worden en pas later op het plaatvormige element kunnen worden aangebracht, bijvoorbeeld door solderen. Dit is echter omslachtiger en tijdrovender dan de aangegeven werkwijze. Een andere oplossing is om, uitgaande van een dikke plaat, overtollig materiaal weg te frezen, waardoor de transformatorelementen ontstaan. Dit is tijdrovender dan extrusie gevolgd door frezen, maar minder tijdrovend dan afzonderlijk fabriceren en daarna los aanbrengen.Fig. 4 shows a surface 2 in the form of a plate-shaped element, on which a number of transformers 7 are mounted. The numbering of the separate parts again corresponds to the numbering in the previous figures. The transformers 7 are initially formed as a whole with the plate-shaped element by extrusion of the plate-shaped element, whereby an elongated profile of the transformers is created. At the location where the foot parts 6 of the U-shaped elements are to be attached, 16 strips have been milled away in some places. The transformer elements 7 could optionally also be manufactured separately and be applied to the plate-shaped element only later, for example by soldering. However, this is more time-consuming and time-consuming than the method indicated. Another solution is to mill away excess material, starting from a thick plate, creating the transformer elements. This is more time consuming than extrusion followed by milling, but less time consuming than separate fabrication and subsequent loose application.

Claims (15)

1. Array van stralingselementen voor toepassing als bouwsteen in een phased array radarantenne, waarbij een stralingselement de vorm van een door zijwanden omsloten golfpijp met een in hoofdzaak rechthoekige doorsnede bezit, met het kenmerk, dat de stralingselementen althans nagenoeg evenwijdig aan elkaar zijn aangebracht op een gemeenschappelijk oppervlak en dat dit oppervlak een zijwand van elk stralingselement vormt.An array of radiating elements for use as a building block in a phased array radar antenna, wherein a radiating element has the form of a corrugated pipe enclosed by side walls of a substantially rectangular cross section, characterized in that the radiating elements are arranged at least substantially parallel to one another common surface and that this surface forms a side wall of each radiating element. 2. Array volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oppervlak de breedste zijwand van elk stralingselement vormt.Array according to claim 1, characterized in that the surface forms the widest side wall of each radiating element. 3. Array volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het oppervlak een plaatvormig element omvat.Array according to claim 1 or 2, characterized in that the surface comprises a plate-shaped element. 4. Array volgens een der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat ten minste een gedeelte van een stralingselement een U-vormig profiel omvat, welke via de voetgedeelten van beide opstaande zijwanden van het U-vormige profiel aan het oppervlak is bevestigd.Array according to any one of claims 1 to 3, characterized in that at least a part of a radiating element comprises a U-shaped profile, which is surface-mounted via the base parts of both upright side walls of the U-shaped profile confirmed. 5. Array volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het U-vormige gedeelte van een stralingselement ter plaatse van de beide opstaande zijwanden van het U-vormige profiel in sleuven, aangebracht in het oppervlak, is aangebracht.Array according to claim 4, characterized in that the U-shaped part of a radiation element is arranged in slots on the surface at the two upright side walls of the U-shaped profile. 6. Array volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat het U-vormige profiel door solderen aan het oppervlak is bevestigd.Array according to claim 4 or 5, characterized in that the U-shaped profile is attached to the surface by soldering. 7. Array volgens een der conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk, dat voor ten minste een stralingselement, althans in gemonteerde toestand, voorzien is in een transformator-element voor het althans in hoofdzaak reflectievrij inleiden van stralingsenergie in het desbetreffende stralingstlement.Array according to any one of claims 1 to 6, characterized in that for at least one radiation element, at least in the mounted state, a transformer element is provided for introducing radiant energy at least substantially reflection-free into the respective radiation element. 8. Array volgens conclusies 7, met het kenmerk, dat ten minste een transformatorelement, althans in gemonteerde toestand, één geheel met het oppervlak vormt.Array according to claim 7, characterized in that at least one transformer element, at least in mounted condition, forms one whole with the surface. 9. Array volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het ten minste ene transformatorelement door verspanende bewerking van het oppervlak is vervaardigd.Array according to claim 8, characterized in that the at least one transformer element is manufactured by machining the surface. 10. Array volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het oppervlak samen met het ten minste ene transformatorelement ten minste onder toepassing van een extrusie-bewerkingsslag waarin de vorm in doorsnede van het ten minste ene transformatorelement voor het eerst onderscheidbaar wordt, is vervaardigd.Array according to claim 9, characterized in that the surface is manufactured together with the at least one transformer element at least using an extrusion processing stroke in which the cross-sectional shape of the at least one transformer element is first discernible. 11. Array volgens een der conclusies 7 t/m 10, met het kenmerk, dat een transformator een in hoofdzaak evenwijdig aan het oppervlak geplaatste in hoofdzaak plaatvormige geleider omvat, welke op een zekere plaats verbonden is met het oppervlak en voor het overige een spleetvorraige ruimte tussen zichzelf en het oppervlak insluit.Array according to any one of claims 7 to 10, characterized in that a transformer comprises a substantially plate-shaped conductor substantially parallel to the surface, which is connected at some point to the surface and otherwise a slit-shaped conductor encloses space between itself and the surface. 12. Array volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de plaatvormige geleider aan een uiteinde is voorzien van een connector voor het aanbrengen van een transmissielijn voor stralingsenergie.Array according to claim 11, characterized in that the plate-shaped conductor is provided at one end with a connector for arranging a radiant energy transmission line. 13. Array volgens een der bovenstaande conclusies, met het kenmerk, dat stralingselementen aan weerszijden van het oppervlak zijn aangebracht.Array according to any one of the preceding claims, characterized in that radiation elements are arranged on either side of the surface. 14. Array volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat een rij stralingselementen aan een zijde van het oppervlak versprongen is aangebracht ten opzichte van een rij stralingselementen aan de andere zijde van het oppervlak.Array according to claim 13, characterized in that a row of radiation elements on one side of the surface is arranged in an offset manner relative to a row of radiation elements on the other side of the surface. 15. Array volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat een rij stralingselementen aan een zijde van het oppervlak over een afstand in hoofdzaak gelijk aan de helft van de afstand tussen de hartlijnen van twee stralingselementen aan een zijde van het oppervlak versprongen is aangebracht ten opzichte van een rij stralingselementen aan de andere zijde van het oppervlak.Array according to claim 14, characterized in that a row of radiant elements on one side of the surface is staggered by a distance substantially equal to half the distance between the centers of two radiant elements on one side of the surface. of a row of radiating elements on the other side of the surface.